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关于全息暗能量及其在Brans-Dicke宇宙中相关问题的理论研究

作　者: 杨维强
导　师: 吴亚波
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 暗能量修正的Chaplygin气体几何诊断 Brans-Dicke理论
分类号: P145.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近些年来出现了大量的而且越来越精确的天文观测数据,这对于宇宙学的研究给予了巨大的支持。按照Ia型超新星的观测数据,我们了解到当今宇宙处于加速膨胀阶段,当然微波背景辐射能谱的观测和大尺度结构也能够证明这一观点。之后围绕着怎样从理论上解释宇宙当今加速膨胀现象,人们提出的方法分为两大类。第一类是修正爱因斯坦-希尔伯特作用量,即引力修正理论。第二类是认为在宇宙中均匀分布着一种新的、具有负压强的成分,即暗能量。本文首先介绍了宇宙学的理论基础,包括标准宇宙学模型、暴胀理论,之后为了解释当今宇宙的加速膨胀,介绍了几种常见的暗能量模型。本文主要从两个方面入手,对当今宇宙的加速膨胀问题进行理论研究。首先,将全息暗能量作为修正的Chaplygin气体(MCG)模型的暗能量成分,并且考虑宇宙中含有重子物质,而且暗物质和全息暗能量之间有相互作用。在模型分析中,通过推导给出了宇宙学量(密度参数、态参数、减速参数)的演化曲线,图像告诉该模型的演化是从减速到加速膨胀的,可以解释加速膨胀,态参数可以穿越-1,并且各宇宙学量的今天值也和当今观测数据吻合的比较好,之后对模型进行了几何诊断,具体包括s-r图、q-r图和ω-ω’图,通过图像我们不仅看到全息常数c和相互作用常数b对模型的演化起着非常重要的影响,而且也看到该模型和LCDM模型的差别。而且,本文也对模型做了Om诊断,通过图像展示出HDE模型和LCDM模型的区别。然后,通过在Brans-Dicke宇宙学中,推广前人的工作到新的全息暗能量(NHDE)模型中。具体的,在非平直的Brans-Dicke宇宙中建立了NHDE模型和Quintessence, Tachyon, K-essence, Dilaton, CG模型的对应。不仅如此,本文还有重建了这些模型的场和势,发现新全息Quintessence和新全息CG的场和势在平直空间中、在一定的条件下则是相同的,但是在非平直宇宙中是完全不同的。对于新全息Quintessence和新全息CG模型,如果势中参数满足一定的条件,在Brans-Dicke理论下能够解释宇宙加速膨胀。另外值得注意的是,本文不仅在Brans-Dicke理论框架下给出了一些NHDE模型的新结果,而且在参数满足一定条件时,Brans-Dicke理论退化为广义相对论,可以得到一些前人得到的结果,这些结果在一定条件下也能够描述宇宙的加速膨胀。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 引言  9-12
2 热大爆炸宇宙学模型  12-15
  2.1 宇宙学原理  12
  2.2 宇宙的动力学  12-14
  2.3 宇宙学参量  14-15
3 常见的暗能量模型及其诊断  15-24
  3.1 宇宙学常数  15-16
  3.2 标量场暗能量模型  16-18
  3.3 Chaplygin气体(CG)模型  18-20
  3.4 全息暗能量模型  20-21
    3.4.1 全息暗能量(HDE)模型  20
    3.4.2 新的全息暗能量(NHDE)模型  20-21
  3.5 暗能量模型的诊断  21-23
    3.5.1 暗能量模型的statefinder诊断  21
    3.5.2 无相互作用暗能量模型的Om诊断  21-23
  3.6 小结  23-24
4 相互作用全息MCG模型的相关研究  24-34
  4.1 相互作用全息MCG模型中HDE的演化  24-28
  4.2 相互作用全息MCG模型的几何诊断  28-33
    4.2.1 Statefinder参数r-s和r-q诊断  28-29
    4.2.2 ω-ω'诊断  29-30
    4.2.3 相互作用全息MCG模型的Om诊断  30-33
  4.3 小结  33-34
5 Brans-Dicke宇宙中新全息标量场的重建  34-45
  5.1 Brans-Dicke理论  34
  5.2 新的全息暗能量(NHDE)在非平直Brans-Dicke宇宙中的态方程  34-37
  5.3 Brans-Dicke宇宙中新全息标量场的重建  37-44
  5.4 小结  44-45
6 结论  45-46
参考文献  46-51
附录  51-52
本人在研究生期间的主要工作  52-53
致谢  53

关于全息暗能量及其在Brans-Dicke宇宙中相关问题的理论研究

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